探讨赤泥在土建领域的二次利用

【摘要】 赤泥作为铝土矿生产氧化铝的工业矿渣，矿物成分与水泥、粉煤灰等物质具有不少相似之处。虽然在赤泥的再次利用道路上，一些研究成果运用到了实际的生产实践中。但是其利用水平和规模还偏低、偏小，不能高效、大范围的利用赤泥。同时，在其利用工程中，也出现了不少问题，如建筑材料方面的放射性问题，道路材料中的碱性液体渗透问题等。本文结合前人的成果作出探讨。

【关键词】 赤泥； 土建工程；应用方法

引言

赤泥作为氧化铝工业生产中所产生的最大废弃矿渣，每生产一吨氧化铝大约会产生1. 1～2.0 t的赤泥，2012年我国的氧化铝产量接近4 000万吨。如果产生的赤泥不加以利用，不仅占用土地，浪费资源，带来大量的环境污染和安全隐患，而且赤泥中的碱性物质向地下渗透，造成地下水和土壤的污。

1.赤泥的基本性质

1. 1赤泥物理性质

赤泥因富含氧化铁而显红色，颜色会随所含铁量不同而变化，是一种具有较大内表面积多孔结构。主要山凝聚体、集粒体、团聚体三级结构构成。三者之间形成了凝聚体空隙、集粒体空隙、团聚体空隙。这使得赤泥具有较大的比表面积，而且大小相差悬殊、变化幅度较大。同时赤泥具有高压缩性、低抗剪强度，含水率高，容重在700～1 000 kg/m¬3之间，粒径d= 0. 075 ～ 0. 005 mm的粒组的含量在90%左右，比表面积64. 09～186. 9 m2 /g，孔隙比2. 53～2. 95 。赤泥的潜在胶凝性和某些特殊的性质，决定了其不仅可以作为混合料的主要成分，而且可以作为某种特殊的添加剂、凝结剂在混合料中起到明显的作用。

1.2赤泥的化学性质和矿物组成

赤泥作为一种不溶性的矿渣，主要山细颗粒的泥和粗颗粒的砂组成，其化学成分因铝土矿品位和氧化铝生产方法的不同而有所差异固。我国生产氧化铝主要方法有烧结法，拜耳法和混联法。各生产方法产生的成分也各不相同。表1是我国各种生产方法产生的赤泥主要化学成分。

因赤泥化学成分极为复杂，除含有表1的氧化物外，也有较少量的锌、磷、镍、镓、锗和钒等元素的氧化物。此外，景英仁、杨世杰、王梅等对不同生产厂区的赤泥研究表明，赤泥中所含有的主要矿物有硅酸二钙、水化石榴石、赤铁矿、方解石、钙钦文石、蛋白石、二水铝石、霞石等物质。

2.赤泥土建工程中的应用

2. 1赤泥生产水泥

赤泥中占主要成分的Si02 ， Ca0 ， Fe203和Al203等，都是硅酸盐水泥生料的主要成分。同时，赤泥中所含有的的硅酸二钙和某些硅铝酸盐，是具有一定的水硬性和胶凝性的，在含Ca（OH）2和CaSO、和的物质中，加入适量的水能发生水化和水解反应，产生凝结和硬化现象。这也为赤泥运用于水泥的生产制备提供了可能。从上世纪60年代以来，山东铝业公司水泥厂利用赤泥生产出赤泥水泥，且成功运用于实际工程。

因赤泥的含碱量较高，如果直接运用于水泥的制备，必能导致赤泥性水泥的含碱量超出相应的技术标准，不利于赤泥性水泥推广运用。任根宽采取磷石膏作为水泥的缓凝剂，以改性赤泥作水泥混合材，在水泥中掺入45%改性赤泥，所得到赤泥性水泥的各项物理性质仍然能满足525#水泥标准要求，并且后期强度提高将近16 %。张彦娜利用在600℃的环境中锻烧处理所得赤泥，与一定量的水泥相混合得到赤泥一水泥熟料，再在其中加入适量的烧石膏所产生的赤泥-水泥，同样达到了普通水泥的作用效果。

2. 2赤泥运用于道路材料

赤泥所具有的碱性，对粉煤灰、矿渣等材料具有一定的激发作用，是一种良好且廉价的道路材料。其既可以用于道路基层材料，也可用于道路面层和路堤填料。王亮、谭华分别研究了二灰稳定赤泥底基层、垫层路用性能，秦是、王静赤泥在道路工程中的应用，石灰粉煤灰赤泥在道路工程的应用，研究了烧结法赤泥道路材料工程应用实例及经济性分析同等。这些已有研究表明，赤泥粉煤灰混凝土和水泥赤泥混凝土对混凝土路面材料的开发具有一定的参考价值。虽然赤泥混合料基层材料已用于道路基层的试验和试验路段，并获得了良好的路用性能。但是，面对试验路段，现阶段缺少对连续的路用性能跟踪监测，没有完善连续的路用性能研究成果。并且，有关添加了赤泥的道路施工，还没有形成完善的施工技术。

2. 3赤泥制备装饰材料

2. 3. 1赤泥制备陶瓷

由于建筑陶瓷的制备对原材料的要求不高，但所需材料中的二氧化硅含量却都达到了50%。因此利用赤泥制备陶瓷时需要在混合料中加入石英砂等含二氧化硅高的材料，以此达到提高混合料中二氧化硅含量的目的。蒋述兴利用赤泥20%～80 %，石英砂10%～20%，高岭土10%～50%为配合比的混合料实验表明，当赤泥的含量在40%左右、石英砂30%左右、高岭土30%左右时，赤泥陶瓷的机械强度及吸水率等的参数，达到了国家多种建筑陶瓷国家标准要求。

2. 3. 2赤泥制备烧结砖

根据碱矿渣水泥形成的基本原理，龚春明在碱矿渣水泥中加入适量的赤泥，改善了碱矿渣水泥的强度倒缩问题；芦令超利用矿渣、粉煤灰及赤泥为基本组成的混合料，在其中加入适量的某中激发剂，制造出了合格的免烧砖；以赤泥为主要原料，在其中加入适量的茹土，在一定的高温下锻烧所制成的砖，抗压强度到达10 MPa，甚至高达20 MPa，而其吸水率符合国家相关标准要求。同时，赤泥烧结砖相较其它烧结砖锻烧温度更低、更节能，在生产中也能够消耗大量的赤泥，有利于赤泥的二次利用和环境保护。

2. 4赤泥在胶凝材料中的运用

赤泥的潜在胶凝性，决定其在某些物质中，如粉煤灰、碱性矿渣等，可以发挥一定的祸合、激发作用。把3 %～ 5%的赤泥掺进粉煤灰一水泥胶结砂中，测出加入赤泥的混合料与未加相比，其各龄期的抗压、抗折强度明显增强；余建萍以赤泥和粉煤灰作为原材料，按一定的比例制备出的新型无机复合材料混和剂，能够有效的降低废水中的PH值、去浊、除磷、除COD等。成本低廉，取材简单，都是工业废渣的二次利用，有利于环境保护。祝丽萍在矿渣少熟料全尾砂膏体胶结充填料中，加入24%的赤泥，解决了矿渣少熟料全尾砂膏体早期强度不够的问题。刘春运用在700℃环境下锻烧后的赤泥，代替15%左右的水泥，所得到的赤泥一水泥混合料，其抗压强度与抗折强度都达到了设计强度要求。以上研究表明，赤泥的胶凝性不仅能够与粉煤灰、碱性矿渣在一定条件下发生胶结作用，增强混合料的作用效果。而且，经过处理后的赤泥能部分代替水泥，制成混凝土砌块。

3.展望

赤泥作为无机材料，以往的研究都侧重于无机与无机间的胶结、凝聚作用，而有关与有机材料间的相互作用成果较少，这也为进一步研究利用赤泥提供了思路。

参考文献：

[1 ]工信部和科技部发布赤泥综合利用指导意见[Z].墙材革新与建筑节能.2010（12）：57.

[2]景英仁，景英勤，杨奇.赤泥的基木性质及其工程特性[J]轻金属.2001（4）：20一23.

[3」曲永新，关文章，张永双等.炼铝工业固体废料（赤泥）的物质组成与工程特性及其防治利用研究[J].工程地质学报.2000 （3）：296一30s.